ZP-Posudek-studenta-gymnazia-na-specialni-teorii-relativity

Dilatace času poukazuje na relativitu časové jednotky pro různé vztažné soustavy, což bylo vysvětleno dalším odkazem na Lorentzovu transformaci. Dá se říci, že každý z pozorovatelů vnímá čas toho druhého z daných soustav jako delší, tj. pomalejší. Zase u kontrakce délek dvou inerciálních soustav dochází k zdánlivému zkrácení délkových jednotek z pohledu jednoho pozorovatele vůči druhému. Jedná se opět o záležitosti, které lze dokázat prostoročasovými diagramy, akorát pro nezasvěcené publikum může být jejich pochopení lehce pomalejší, jelikož vnímáme jenom svoji pozorovatelskou dráhu.

Jako další důsledky STR uvedeny v díle z roku 1905 pan profesor uvádí netriviální skládání rychlosti a narůst setrvačné hmotnosti. V tomto případě je opět zavržena školská rovnost v1 + v2 = v1+2, jelikož v případě objektu pohybujícího se vysokou rychlostí další pozorovatelé zaznamenávají zásadní změny. Zejména pak závislost hmotnosti a délky: čím rychleji se objekt pohybuje, tím větší hmotnost nabírá; s tím pak souvisí i neustálé zkracování objektu.

V závěru své přednášky se pan profesor zaobírá vývojem po Einsteinových prvotních objevech až do odhalení obecné teorie relativity roku 1915. Zásadní vylepšení speciální teorie relativity učinil německo-polský fyzik Hermann Minkowski v roce 1908, kdy zavádí výchozí pojem prostoročasu založeného na Lorentzově transformaci a ds2, kde se mísí prostor a čas. Pan profesor zde naštěstí pokrok v teorii relativity zjednodušuje až na banální vysvětlení, že „čas jeho posluchačů je kombinací jeho času a jeho prostoru“ a že „jejich prostor je kombinací jeho prostoru a jeho času“. Hned poté ovšem přechází k poměrně náročné ekvivalenci, ze které jsem pochopil, že Lorentzovu transformaci lze chápat jako pseudorotaci ve 4-rozměrném časoprostoru, zavedeme-li nějaké komplexní číslo jako součin polohy spolu s veličinou ct. Dále Minkowski zavedl čtyřvektory a čtyřtenzory, čímž zjednodušeně spojil dohromady pohybové rovnice a Maxwellovu teorii, čímž dosáhl úpravy vzorců speciální teorie relativity a jeho objev se stal východiskem pro Einsteinovu obecnou relativitu. A tak byla klasická kinematika nahrazena relativistickou, čili se začalo počítat světočárou xμ (množina událostí jednoho objektu), čtyřrychlostí Uμ, čtyřhybností Pμ a čtyřzrychlením aμ. V relativistické dynamice je pak následně definována čtyřsíla Fμ (μ je symbolem pro tzv. gravitační parametr). Minkowski tak vystihl podstatu celé Einsteinovy teorie a jeho relativistické veličiny se staly nezbytnou složkou veškerých výpočtů spojených s relativistickou fyzikou vůbec.

Alan Guth: Doppler Effect and Special Relativity[11]

Doktor Alan Guth pojal přednášku zcela jinak než český pan profesor. Avizoval již na začátku, že speciální teorii relativity nechce rozebírat do detailu, jen vystihnout podstatné 3 její aspekty. Zaměřuje se zejména na rozdíl mezi nerelativistickým a relativistickým pojetím Dopplerova efektu o vysílání a přijímání zvukových vln pohybujícími se přijímači a vysílači. Před relativistickým výpočtem nás lehce seznamuje se vznikem speciální teorie relativity, v tomto se jeho pojetí od pojetí Podolského téměř neliší. Vysvětluje, že řešení neshod Newtonových zákonitostí a Maxwellovy teorie pomocí éteru (uvádí jako médium, kterým se šíří světelné vlny; paralela ke vzduchu se zvukovými vlnami) se na počátku 20. století ukázalo jako ne vždy platné. Neboť pokud se jakkoliv změní éter, změní se i Maxwellovy rovnice, čili nebudou invariantní. A právě o to se snažil Einstein, setřít kontradikce mezi elektromagnetikou a mechanikou a udělat fyziku elegantnější. Přišel na to, že pokud zmodifikujeme rovnice, které používáme k převádění hodnot z jedné soustavy do druhé, Maxwellovy rovnice se stanou invariantní u všech inerciálních soustav.